基于金属卤化物体系的给受体型光敏晶体材料的设计合成及性能表征

发布时间：2017-07-06 16:05

  本文关键词：基于金属卤化物体系的给受体型光敏晶体材料的设计合成及性能表征

  更多相关文章： 金属卤盐 给受体型 电子迁移 光致变色 晶体材料

【摘要】：光致变色材料以其在光显示装置和传感器、装饰材料、光开关、人造光功能系统等方面的广泛应用而受到研究者的广泛关注。结构设计与调控是调制光敏晶体材料性能的一个有效途径。目前,通过调控给受体的组份与结构排布模式来设计与制备新型电子迁移型光色晶相材料方面的研究尚处于初级阶段,相关的探索工作有待进一步开展。本文以金属卤化物为给体构建新类型电子迁移型光敏晶体材料为目标,将缺电子的紫精类有机物和富电子的金属卤离子通过金属中心的键合作用予以组合。研究不同金属中心,不同的金属卤盐单元,不同给受体的结构排布模式对光敏晶体材料性能的影响。所做的主要研究结果如下:1.以CNPBPY(N-(3-氰苯基)-4,4'-联吡啶盐)分别与氯化锌、二水合氯化铜反应,在溶剂挥发法结晶的条件下合成了两例具有类似结构排布基元的化合物:[HCNPBPY][Zn Cl4]·H2O(化合物1)和[HCNPBPY][Cu Cl4]·H2O(化合物2)。相关物化表征显示:化合物1具有荧光-光色双功能特性,与之比较化合物2为光敏惰性。结构分析结果表明金属配位基元的结构以及给受体之间距离是导致这两个化合物光敏性能差异的主要原因。2.在相同的水热反应条件下,CNPBPY分别与溴化镉、碘化镉反应得到两例链状化合物{[Cd(CPBPY)Br2]·H2O}n(化合物3)和[Cd(HCPBPY)I3]n(化合物4)(CPBPY=N-(3-羧苯基)-4,4'-联吡啶盐)。单晶结构分析显示,在水热过程中CNPBPY离子发生了原位水解反应生成CPBPY离子。物化性质表征表明化合物3和4均具有荧光-光色双功能特性。其光响应速率的差异与金属卤化物基元中卤素配体的给电子能力以及其给受体之间距离等因素有关。3.以氯化镉和CNPBPY为原料,在溶剂挥发法结晶的条件下,合成一例双核金属单元的化合物Cd2(CNPBPY)Cl6·4H2O(化合物5)。其以双核镉氯基元做为电子给体,CNPBPY阳离子做为电子受体。其紫外吸收谱图显示此化合物具有光致变色特性。化合物5的颜色在光照的条件下从棕色变为墨绿色。这是由于电子可在光激发的条件下从富电子的Cl离子迁移到缺电子的CNPBPY有机体上的原因。4.以氯化锌与CPBPY反应,在溶剂挥发法和溶剂热法的结晶条件下,合成了两例锌氯盐化合物:[HCPBPY][Zn Cl4]·H2O(化合物6)[Zn(CPBPY)Cl3]·H2O(化合物7)。单晶结构表明这两个不同类型的光敏化合物。6为离子型给受体化合物,而7属于配位型给受体化合物。时间动态UV-vis表征显示化合物7较化合物6有着更快的光致变色速。这是基于其结构排布模式上的差异以及给受体之间的距离不同所导致的。
【关键词】：金属卤盐 给受体型 电子迁移 光致变色 晶体材料
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-31
• 1.1 光致变色材料及其发展概述13-19
• 1.1.1 光致变色的定义13
• 1.1.2 光致变色材料的分类13-14
• 1.1.2.1 有机光致变色材料13-14
• 1.1.2.2 无机光致变色材料14
• 1.1.2.3 有机-无机杂化光致变色材料14
• 1.2.3 光致变色材料的研究进展14-19
• 1.2 基于金属卤化物晶相材料的研究进展19-23
• 1.3 基于金属卤化物光敏晶体材料的研究进展23-28
• 1.4 本课题的选题目的、意义和主要内容28-31
• 1.4.1 本课题的选题目的和意义28-29
• 1.4.2 本课题的主要研究内容29-31
• 第二章 实验所用仪器和试剂31-34
• 2.1 实验所用仪器31
• 2.2 实验所用试剂31-32
• 2.3 配体的合成32-34
• 2.3.1 一氯化1（2, 4-二硝基苯基）- 4, 4’ - 联吡啶盐的合成32-33
• 2.3.2 一氯化1间苯腈基 - 4, 4’ - 联吡啶盐的合成33
• 2.3.3 一氯化1间羧基 - 4, 4’ - 联吡啶盐的合成33-34
• 第三章 不同金属卤化物基元对光敏晶体材料光响应特性的影响34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 实验部分34-44
• 3.2.1 化合物1和 2 的合成34-35
• 3.2.1.1 化合物1的合成34-35
• 3.2.1.2 化合物2的合成35
• 3.2.2 化合物1和 2 的单晶结构分析35-39
• 3.2.2.1 化合物1和 2 的结构测定和晶体学数据35-38
• 3.2.2.2 化合物1和 2 的单晶结构描述38-39
• 3.2.3 化合物1和 2 的粉末X射线衍射表征39
• 3.2.4 化合物1和 2 的光照实验39-41
• 3.2.5 化合物1的固体紫外表征41
• 3.2.6 化合物1的固体荧光表征41-42
• 3.2.7 化合物1和 2 的热稳定性表征42-43
• 3.2.8 化合物1的抗疲劳性表征43-44
• 3.2.9 化合物1和 2 的红外光谱表征44
• 3.3 本章的小结与讨论44-46
• 第四章 卤素给体对光敏晶体材料光响应特性的影响46-60
• 4.1 引言46
• 4.2 实验部分46-59
• 4.2.1 化合物3和 4 的合成46-47
• 4.2.1.1 化合物3的合成46-47
• 4.2.1.2 化合物4的合成47
• 4.2.2 化合物3和 4 的单晶结构分析47-51
• 4.2.2.1 化合物3和 4 的结构测定和晶体学数据47-50
• 4.2.2.2 化合物3和 4 的单晶结构描述50-51
• 4.2.3 化合物3和 4 的粉末X射线衍射表征51-52
• 4.2.4 化合物 3 和 4 的变色机理52
• 4.2.5 化合物3和 4 的固体紫外表征52-53
• 4.2.6 化合物3和 4 的固体荧光表征53-54
• 4.2.7 化合物 3 和 4 的光色-荧光动力学表征54-56
• 4.2.8 化合物3和 4 的热稳定性表征56-57
• 4.2.9 化合物3的抗疲劳性表征57-58
• 4.2.10 化合物3和 4 的红外光谱表征58-59
• 4.3 本章的小结与讨论59-60
• 第五章 多核结构单元对光敏晶体材料光响应特性的影响60-69
• 5.1 引言60
• 5.2 实验部分60-68
• 5.2.1 化合物5的合成60-61
• 5.2.2 化合物5的单晶结构分析61-63
• 5.2.2.1 化合物5的单晶结构测定和晶体数据61-62
• 5.2.2.2 化合物5的单晶结构描述62-63
• 5.2.3 化合物5的粉末X射线衍射表征63-64
• 5.2.4 化合物5的变色机理64
• 5.2.5 化合物5的固体紫外表征64-65
• 5.2.6 化合物5的半导体性质表征65-66
• 5.2.7 化合物5的光致变色动力学表征66
• 5.2.8 化合物5的热稳定性表征66-67
• 5.2.9 化合物5的红外光谱表征67-68
• 5.3 本章的小结与讨论68-69
• 第六章 氯化物基元结构模式对光敏晶体材料光响应特性的影响69-81
• 6.1 引言69
• 6.2 实验部分69-79
• 6.2.1 化合物6和 7 的合成69-70
• 6.2.1.1 化合物6的合成69-70
• 6.2.1.2 化合物7的合成70
• 6.2.2 化合物6和 7 的单晶结构分析70-75
• 6.2.2.1 化合物6和 7 的单晶结构测定和晶体学数据70-73
• 6.2.2.2 化合物6和 7 的单晶结构描述73-75
• 6.2.3 化合物6的粉末X射线衍射表征75
• 6.2.4 化合物6和 7 的光致变色机理75-76
• 6.2.5 化合物6和 7 的固体紫外表征76-77
• 6.2.6 化合物 6 和 7 的紫外动力学表征77-78
• 6.2.7 化合物6的热稳定性表征78-79
• 6.2.8 化合物6和 7 的红外光谱表征79
• 6.3 本章的小结与讨论79-81
• 总结与展望81
• 总结81-82
• 展望82-83
• 参考文献83-92
• 硕士学位期间取得的研究成果92-93
• 致谢93-94
• 附件94

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